电力系统稳定器PSS简介及现场试验

电力系统稳定器(PSS)定值对机组的影响黄燕冰【摘要】电力系统稳定器(PSS)是发电机励磁系统改善低频振荡的附加措施,它将有功功率、频率、电流等与低频振荡相关的信号输入模型内加以运算和处理.产生的控制信号送到调节器中,从而改变低频振荡的附加转矩,即产生一个正阻尼转矩去克服励磁电压调节器中的负阻尼转矩,用于提高电力系统的阻尼.电力系统通过采用PSS后,能改善系统的稳定性,确保机组和系统的安全.文章探讨了电力系统稳定器定值对机组的影响.【期刊名称】《中国高新技术企业》【年(卷),期】2016(000)018【总页数】3页(P123-125)【关键词】电力系统;稳定器(PSS);振荡;定值;电力机组【作者】黄燕冰【作者单位】广东粤电博贺煤电有限公司,广东茂名 525000【正文语种】中文【中图分类】TM761随着电网容量越来越大且往往采用高电压、远距离传输，最终导致系统的安全稳定性不断减弱，系统低频振荡的影响日益严重。

近年来，南网发生过几起低频振荡事件，动态稳定问题一直受到关注。

电力系统稳定器（PSS）是国际首推的低频振荡抑制措施，正确投入电力系统稳定器（PSS）是中国电监会和南方电网并网安全性评价的要求。

为保证电力系统稳定器（PSS）充分发挥其作用，投运前必须核对有关定值正确性，对定值不合理的地方应及时分析各种异常原因。

设计电力系统稳定器（PSS），使之满足在整个低频振荡频率段上均能提供良好的正阻尼，从而保证电网的安全运行。

本文将针对使用的NES6100励磁系统在电力系统稳定器（PSS）投入时出现的功率振荡情况进行简单的分析，以供参考。

某电厂4号机在投入PSS电力系统稳定器运行后，发电机有功功率呈现等幅波动现象，振荡幅度约200MW，频率1.3Hz，时间约30s。

同时，发电机机端电压、电流，励磁电压、电流均出现不同程度振荡。

在励磁调节器中频繁出现“PSS运行开出”投退信号，当将机组的PSS功能退出后，功率振荡现象便消失。

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电力系统低频振荡
起因： 互联电力系统的出现和扩大。 快速励磁系统削弱了系统阻尼，甚至使系统产生负阻尼
低频振荡： 发生在弱联系的互联电网之间或发电机群与电网之间，或发电机群与发电机群之间的一 种有功振荡。
什么是电力系统低频振荡？ 电力系统振荡是电力系统在遭受扰动时，有关电气量（电流、电压、功率）所表现出
内外多次大停电事故，它们或直接跟低频振荡有关或在大停电演化的某个阶段出
现低频振荡事故。 下图给出了某主要联络线断面的潮流。事故发生前系统正常运行，400s左右故障线路
Keller-Allston切除，之后系统中出现约0.26Hz的弱阻尼振荡；而当故障线路RossLexington切除后，系统中出现增幅性振荡；随着系统故障的进一步恶化，系统最终在800s 左右振荡解列而瓦解。
PSS试验介绍
2017年8月16日
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提纲
一. 电力系统低频振荡 二. 电力系统稳定器（PSS）概述 三. PSS试验现场相关 四. 省网PSS试验情况 五. 关于PSS的有关规定条款
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PSS：(Power System Stabilizer)
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电力系统低频振荡
电力系统功角稳定性： 电气电子工程师学会（IEEE）对于电力系统稳定性的定义是：电力
来的一种周期性变化行为。在系统受到小扰动时，它表现为这些电气量在其稳态运行值附 近的周期性变化。
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电力系统低频振荡
低频振荡的危害： 电力系统的低频振荡属于小扰动情况下的功角稳定性问题，这时系统仍然保持同步运
行。由于出现的不平衡功率在系统内的发电机组间来回传播，导致发电机转子间的相互摇 摆。同时也导致系统电流、电压、功率的振荡。但是在电力系统发生低频振荡时，如果不 及时采取有效的措施，这种情况下若发生短路、断线等大停电事故时，更容易发生增幅振 荡事故。历数国内外多次大停电事故，它们或直接跟低频振荡有关或在大停电演化的某个 阶段出现低频振荡事故。

益阳电厂二期工程#3机组电力系统稳定器（PSS）参数整定及投入效果校核试验方案1、前言益阳电厂二期工程#3机组采用自并励励磁系统，励磁调节器由上海发电设备成套研究设计院组装的ABB公司生产的UNITROL 5000型励磁系统。

励磁调节器采用PID+PSS控制方式，配备有以△Pe、△ω为输入信号的电力系统稳定器（PSS）。

根据电网调度部门的要求，同时针对电网稳定问题的实际状况，需对该机组电力系统稳定器（PSS）参数进行计算整定及现场调整投入试验，以改善机组及系统的阻尼，提高电厂外送通道及电网的动态稳定水平。

2、试验目的在确认励磁调节器及PSS各部件功能正常的情况下，根据系统计算，初步确定对阻尼系统低频振荡有效的PSS参数，通过现场试验的方法，调整并检验PSS抑制系统低频振荡的效果，找出适合现场运行条件的PSS参数，达到改善系统阻尼，提高系统动态稳定的目的。

3、试验标准Q/GDW 143-2006 ，《电力系统稳定器整定试验导则》4、试验准备及条件1）、试验方案已经过讨论及批准；2）、现场了解励磁系统试验记录，了解励磁系统结构型式及有关参数；3）、确认励磁系统模型参数，放大倍数，反馈系数，控制角限制，强励限制，调差率等正确，主调节环参数按要求整定好，具备投入PSS 条件；4）、AVR 参数已整定好，并通过试验验证满足有关技术标准的要求；5）、调速器控制正常，并网后有功功率的摆动小于允许值；6）、试验时发电机有功功率不小于80％PN,无功功率尽可能小；7）、发电机保护正常投入；8）、试验仪器完好，试验接线正确。

5、试验内容5.1、励磁系统无PSS 补偿的频率特性测量发电机带额定有功（或接近额定有功功率），无功尽可能小，PSS 退出运行，采用HP-35670动态信号分析仪，在PSS 输出到AVR 的电压叠加点处（PID 之前，即调节装置的模拟信号试验接口）加入随机噪声信号（Random Noise ），测量该点到发电机电压的相位-频率特性，供设计PSS 相位补偿参数时用。

K(p.u.)
同步电机模型系数K2、K4和K5 2
Xd==Xq=2.0,Xd'=0.2
1.5
1
0.5
0 -1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
-0.5
-1
-1.5
-2 Pe(p.u.)
K2和K4在空载 时均为零，
发电机状态时， K2、K4均为正， 有功增大，K2和 K4也增大；
系统振荡的定义
低频振荡的危害
电力系统的低频振荡属于小扰动情况下的功
角稳定性问题，这时系统仍然保持同步运行 。由于出现的不平衡功率在系统内的发电机 组间来回传播，导致发电机转子间的相互摇 摆。同时也导致系统电流、电压、功率的振 荡。但是在电力系统发生低频振荡时，如果 不及时采取有效的措施，可能导致系统的严 重事故，造成重大的损失。
Control）
非线性最优控制NO－PSS （Nonlinear Optimal Control）
非线性鲁棒控制NR－PSS （Nonlinear Robust Control）
给定值 Ref 比例
+
－ ΔVG
微分
电压
偏差
积分
20 ΔVG
80 1 5s
AVR经典控制理论
励磁电压 Efd
ΔVG
同步电机不同工况下模型系数的变化
以单机无穷大系统为例，计算隐极同步电机，同步电机有功从吸收1.0p.u到发出有 1.0p.u变化过程中，系数K1～K6的变化情况。
发电机模型系数与发电机负荷的关系曲线
K3与电机的工况无关，在由 电动机状态到发电机状态的满负荷 范围内，K3为一常数，仅决定于电 机参数和系统电抗。